LA CHAUFFE INFRAROUGE, UNE ALTERNATIVE À L’ÉTUVAGE ?

International audienceThe peeling process requires the prior heating of round green-wood to a temperature in the range of 50 to 90 °C. This treatment is necessary to increase wood deformability, to lighten lathe checking into veneers and to reduce cutting forces. It is usually done by immersion in hot water or by steam treatment. However it presents many disadvantages among which duration of treatment (12 to 72 hours), washing out of polyphenolic extractives which cause water pollution and can affect wood’s natural durability, increasing bolt end splitting threatening bolt cohesion.The goal of this PhD thesis is to develop a heating system embedded on the peeling lathe to circumvent many of these disadvantages. The infrared technology appears to be the most promising solution because of the power it offers and of the easiness of integration on the machine. This new technology using radiant energy to heat green-wood prior to peeling would be a major innovation for the industries involved in the production of plywood, Laminated Veneer Lumber (LVL), etc.The plan to achieve this goal requires to:- Elaborate a model of infrared heat transfer in green wood while peeling-Investigate the thermal and optical (in terms of infrared penetration) behaviour of green wood to feed the model-Validate the model with experimental peeling tests This PhD thesis would be prepared in co-tutelle between Arts & Métiers Cluny, France and Aalto University, Helsinki, Finland.Le déroulage est un mode de première transformation de grande capacité particulièrement intéressant pour valoriser des bois de faibles diamètres constituant une part allant croissante de la ressource mondiale en bois ronds. Ce procédé permet la production de placages, éléments de 0,3 à 3 mm d’épaisseur, servant de base d’un grand nombre de produits industriels (ex : Laminated Veneer Lumber (LVL), contreplaqués, etc.).Ce procédé exige un prétraitement, appelé « l’étuvage » qui consiste à chauffer au préalable le bois vert (saturé en eau) par immersion dans l’eau chaude afin de lui conférer une déformabilité remarquable tout en diminuant les efforts de coupe. Cette pratique présente cependant de nombreux inconvénients industriels et environnementaux (faible rendement, dépense énergétique importante, pollution).L’objectif de cette étude est de développer une innovation majeure pour les industries du contreplaqué, du LVL et du tranchage, visant à remplacer les pratiques d’étuvage par une technologie de chauffe embarquée sur les machines de production. Les conclusions de l’étude devront a minima indiquer clairement pour les cas du douglas et du hêtre, les cadences de production maximales que permet une technologie Infrarouge pour un résultat acceptable sur le plan de la qualité des placages et de la minimisation des efforts de coupe.Pour ce faire, l’étude sera conduite en quatre temps :-Elaboration d’un modèle permettant la simulation de la chauffe de bois ronds soumis à déroulage avec différentes cartographies d’humidité et de densité-Caractérisation thermique du bois vert pour alimenter le modèle-Caractérisation optique du bois vert (en terme d’absorption des rayonnements infrarouge)-Validation du modèle par des essais de déroulageLa thèse sera réalisée en cotutelle avec Aalto University en Finlande dont le laboratoire et l’équipe de recherche sont spécialisés dans le déroulage du bois

FEASIBILITY OF GREEN WOOD CUTTING USING ASSISTED PEELING BY INFRARED RADIATION (IR)

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Feasibility of wood peeling assisted by infrared heating

"Peeling" is the process of converting a log into a continuous thin (from 0.6 to more than 3 mm) ribbon of green wood termed "veneer" whose production plays an important role in the manufacture of light-weight packaging, plywood and Laminated Veneer Lumber (LVL) which are amongst the most widely used wood products. Prior to peeling, the round green-wood of most species needs to be heated to temperatures ranging from 30 to 90 degrees Celcius in order to soften the wood and ease cutting. Forming part of a broader program to develop a system that could be embedded on a peeling lathe, the foal of this PhD thesis was to investigate the technological feasibility of using infrared (IR) to heat green logs and so circumvent many of the economic and environmental disadvantages arising from soaking. The main output of this study was to demonstrate that the penetration depth of IR into green woods is limited to several tens of micrometers and that heat transfers into green wood up to the cutting plane (locating several millimeters underneath the surface) is by conduction, which is slow due to the insulating properties of wood. Heating green wood with IR radiation is therefore unsuitable for the high peeling rates currently in use in the industry

Mid infrared spectra of four green and remoistened wood species

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Contributions du matériau bois des ruches à l’activité et la santé des colonies d’abeilles

International audienceÀ l’heure actuelle, aucune recherche significative n’est amorcée dans le monde apicole au sujet des matériaux qui constituent le contenant des colonies d’abeilles domestiques, la ruche. Il s’agit pourtant potentiellement d’une source importante d’amélioration de l’état sanitaire et donc de la survie des colonies aujourd’hui en déclin. Dans ce large contexte, ce projet s’est concentré sur deux problématiques : comment la nature de la ruche permet d’améliorer l’état sanitaire des colonies d’abeilles en leur permettant d’être plus résilientes face (i) au varroa (acarien parasite de l’abeille) et (ii) à l’environnement hygrothermique? en interrogeant les bénéfices apportés par le matériau bois

On-line heating temperatures of green-wood prior to peeling.

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Faisabilité du déroulage du bois assisté par infrarouge.

Le déroulage permet de transformer un billon en un ruban continu de bois vert (de 0.6 à plus de 3 mm d'épaisseur) appelé placage . La production de placages joue un rôle important dans l'industrie du bois car les placages servent de base d'un grand nombre de produits industriels (ex : Parallel Strand Lumbers (PSL), Laminated Veneer Lumber (LVL), contreplaqués, emballages légers, etc.) parmi les plus utilisés dans l'industrie du bois. Pour certaines essences, ce procédé exige un prétraitement, appelé l'étuvage qui consiste à chauffer au préalable le bois vert (saturé en eau) par immersion dans l'eau ou dans la vapeur d'eau chaude afin de lui conférer une déformabilité remarquable tout en diminuant les efforts de coupe. Cette pratique présente cependant de nombreux inconvénients industriels et environnementaux (fentes à cœur, faible rendement, dépense énergétique importante, pollution des eaux, fentes à cœur, traitement immobilisant des stocks de bois importants pour des longues périodes, ).L'objectif de cette étude est de développer une innovation majeure pour les industries du déroulage et du tranchage, visant à remplacer les pratiques d'étuvage par une technologie de chauffe embarquée sur les machines de production. La technologie de chauffe par rayonnement infrarouge a été retenue pour sa facilité de mise en place sur la machine (panneaux rayonnants peu encombrants) et sa rapidité à atteindre des températures source élevées pouvant ainsi suivre les cadences de déroulage rapides exigées par les industriels (de 1 à 5 m.s-1). Cette nouvelle technologie utilisant les infrarouges pour chauffer le bois vert avant le déroulage serait une innovation majeure pour les industries impliquées dans la fabrication du contreplaqué, LVL, etc.Pour ce faire, l'étude a été conduite en quatre temps:-Elaboration d'un modèle numérique permettant la simulation de la chauffe de bois ronds déroulé avec différents paramètres du bois (humidité, propriétés thermiques),-Caractérisations thermique et optique du bois vert (en termes de profondeur de pénétration et de capacité d'absorption des rayonnements infrarouge) pour alimenter le modèle,-Validation du modèle par des essais de déroulage avec chauffe embarquée.L'apport majeur de cette étude est d'avoir démontré que la pénétration des rayonnements infrarouge dans le bois se limite à quelques dizaines de micromètres. La propagation de la chaleur jusqu'au plan de coupe situé à quelques millimètres sous la surface s'effectue donc par conduction, mode de transfert de chaleur lent dans le cas du bois aux propriétés isolantes remarquables. La chauffe embarquée semble donc inadaptée face aux cadences de déroulage imposées par les industriels. L'utilisation d'une telle technologie dans le cas du tranchage reste à étudier et en particulier l'impact de l'absence d'étuvage par immersion sur la qualité des placages (couleur, état de surface).In the wood-products industry peeling' is the process of converting a log into a continuous thin ribbon of green wood (from 0.6 to more than 3 mm thickness) termed veneer. Veneers are mainly used for manufacturing light weight packaging and Engineer Wood Products (EWP) such as plywood, Laminated Veneer Lumber (LVL) and Parallel Strand Lumbers (PSL). These three latter EWPs manufactured from veneers glued and pressed together, are amongst the most used wood products. That is the reason why the production of veneer plays an important role in the wood-products industry. For certain species, the peeling process requires the prior heating of round green-wood to temperatures ranging from 30 to 90 C. This treatment is necessary to increase wood deformability, to reduce the severity of lathe checking in the veneers and to reduce cutting forces. It is usually done by immersion in hot water or by steam treatment. However it has many disadvantages amongst which are the duration of treatment (12 to 72 hours), the washing out of polyphenolic extractives - which causes water pollution and can affect wood's natural durability - low yield and energy losses.The goal of this PhD thesis was to develop a heating system embedded on the peeling lathe to circumvent many of these disadvantages. Infrared technology appears to be the most promising solution because of the ease of integration into the peeling process and of the power it offers, enabling the required heating temperatures to be achieved quickly and follow the highly demanding peeling speeds in use in the industry (from 1 to 5 m.s-1). This new technology, using radiant energy to heat green-wood prior to peeling, would be a major innovation for the industries involved in the production of plywood, Laminated Veneer Lumber (LVL), etc.The plan to achieve this goal consisted of:- Creating a model of infrared heat transfer in green wood while peeling it, with the characteristics of wood (moisture content, thermal properties) being amongst the input variables,-Investigating the thermal and optical characteristics of green wood (in terms of penetration depth and infrared absorption by green wood) to feed the model,-Validating the model with experimental peeling tests assisted by an infrared heating system.One of the main outputs of this study was to demonstrate that the penetration depth of infrared radiation into green wood is limited to several tenths of micrometers. Heat transfer into green wood up to the cutting plane (located several millimeters underneath the surface) is by conduction, which is slow due to the insulating properties of wood. Heating green wood with infrared radiation is therefore unable to match the highly demanding peeling rates in use in the industry today. However, the use of an embedded heating system in the case of slicing and the potential impact on improving veneer quality (colour, surface quality) remain open for further research.PARIS-Arts et Métiers (751132303) / SudocSudocFranceF

Measuring green wood thermal properties to simulate veneer production by ir-heating

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Feasibility of wood peeling process assisted by radiant energy

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Feasibility of wood peeling process assisted by radiant energy

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